(57)【要約】【課題】  基板上に複数の層が露光処理によって形成されてなる積層基板のパターニング寸法を、所定の範囲内に調整できる露光装置、および、上記積層基板の製造方法を提供する。【解決手段】  ＴＦＴ基板の製造工程において、１層目の露光倍率を設定し、設定した露光倍率に基づいて露光処理による１層目の転写を行う。２層目以降の転写は、基板の伸縮量に基づいて露光倍率を補正する。また、完成後したＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼り合せ精度が所定の範囲内でない場合には、貼り合せ精度を所定の範囲内にするための１層目の倍率補正値を算出し、算出した倍率補正値に基づいて次のＴＦＴ基板を製造する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光を所定の投影倍率で基板上に照射する投影光学手段と、上記基板の伸縮量を検出する伸縮量検出手段と、上記投影光学手段の投影倍率を補正する倍率補正手段と、上記検出した基板の伸縮量に基づいて上記投影光学手段の倍率補正量を算出する倍率算出手段とを備え、マスクに形成されたパターンを、投影光学手段を介して上記基板上に転写することにより、上記基板上に複数の層を形成する露光装置であって、
形成後の上記複数の層のパターニング寸法を所定の範囲内の値とするための、上記基板上に１層目の層を形成する際の投影倍率、を算出する初層倍率算出手段を備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
上記基板を保持する基板保持手段を備えた、上記投影光学手段の光軸方向に直交し、かつ、互いに直交する２方向を軸とする座標系に沿って移動する基板ステージを備え、マスクに形成されたパターンを、上記基板上に存在する複数の領域に順次転写する露光装置であって、
形成後の上記複数の層のパターニング寸法を所定の範囲内の値とするための、１層目の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板ステージの移動量、を算出する初層移動量算出手段と、
上記伸縮量検出手段によって検出した基板の伸縮量に基づいて、２層目以降の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板ステージの移動量、を算出する移動量算出手段と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
マスクを透過した光を所定の投影倍率で基板上に照射することによって、上記マスクに形成されたパターンを上記基板上に転写する転写工程により、上記基板上に複数の層が形成されてなる積層基板、を製造する積層基板の製造方法であって、
形成後の上記複数の層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように、上記基板上に１層目の層を転写するための投影倍率を設定する工程と、
上記設定した投影倍率で１層目の層を転写する工程と、
上記基板の伸縮量を検出する工程と、
上記検出した基板の伸縮量に基づいて、２層目以降の層を転写するための投影倍率の補正量を算出する工程と、
上記算出した倍率補正量に基づいて補正した投影倍率で、２層目以降の層を転写する工程と、を含むことを特徴とする積層基板の製造方法。
【請求項４】
上記基板を、当該基板上に照射される光の光軸方向に直交し、かつ、互いに直交する２方向を軸とする座標系に沿って移動させることにより、マスクに形成されたパターンを、上記基板上に存在する複数の領域に順次転写する積層基板の製造方法であって、
形成後の上記複数の層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように、１層目の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板の移動量を設定し、
上記検出した基板の伸縮量に基づいて、２層目以降の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板の移動量を設定することを特徴とする請求項３に記載の積層基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、および、基板上に複数の層が露光処理によって転写されてなる積層基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モニター、プロジェクター、テレビ、携帯電話などにおける表示装置として、液晶表示装置が広く利用されている。
【０００３】
液晶表示装置は、一般に、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）アレイが形成されたＴＦＴ基板と、カラーフィルタ（ＣＦ）が形成されたＣＦ基板とを貼り合せ、両基板間に液晶材を封じ込めてなる液晶パネルを備えている。
【０００４】
そして、液晶パネルにおける各画素の透過率（又は反射率）を、スイッチング素子としてのＴＦＴに印加する駆動信号を制御することによって変化させ、液晶パネルに照射される光源からの光の強度を変調し、カラーフィルタを介して出射することにより、画像や文字をカラー表示する。すなわち、マトリクス状に規則的に配列された画素に画像信号に対応した駆動電圧をそれぞれ印加することによって、各画素における液晶層の光学特性を変化させ、液晶層に入射した光を、カラーフィルタを介して出射することにより、画像や文字をカラー表示する。
【０００５】
また、液晶パネルでは、各画素に独立した駆動電圧を印加するために、ＴＦＴ基板に形成されたＴＦＴアレイをスイッチング素子として用いており、ＴＦＴ基板には、ＴＦＴアレイに加えて、各画素電極に駆動電圧を供給するための配線等が設けられている。
【０００６】
ところで、液晶パネルの開口率や明るさ等の主要性能を高めるためには、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼り合せ精度（重ね精度）を高める必要がある。このため、ＴＦＴ基板に形成されたＴＦＴアレイや配線等のサイズ（パターニング寸法）と、ＣＦ基板に形成されたカラーフィルタのサイズとを、高精度にマッチングさせる必要がある。
【０００７】
しかしながら、ＴＦＴ基板の製造工程では、一般に、露光工程や熱処理工程などを繰り返すことによって複数の層からなる積層構造を形成しており、各層の形成工程において、基板の伸縮が生じ、ＴＦＴアレイや配線等のパターニング寸法が、ＣＦ基板におけるカラーフィルタの寸法と異なってしまう場合がある。
【０００８】
図７は、従来の液晶パネルの製造工程の概要を示すフロー図である。この図に示すように、ＴＦＴマスク１，２，３，４，５，・・・を用いた露光処理および熱処理工程等の他のプロセス工程を経て形成されたＴＦＴ基板と、ＣＦマスク１，２，３，４，・・・を用いた露光処理および熱処理工程等の他のプロセス工程を経て形成されたＣＦ基板とを貼り合わせ、貼り合わせのズレ量の評価および確認が行われる。そして、ズレ量の評価および確認の結果、補正が必要な場合には、ズレ量を補正するための補正作業が実施される。
【０００９】
ＴＦＴ基板におけるパターニング寸法と、ＣＦ基板におけるカラーフィルタの寸法とを精度良く一致させるための補正作業には、従来、以下の３通りの方法が考えられる。
（１）ＴＦＴ基板の製造工程において各層の形成時における露光倍率を各層繰返し試作評価しマスクを修正する方法、
（２）作成したＴＦＴ基板に合わせてカラーフィルタ側マスクの一部もしくは全部のサイズを補正する方法、
（３）カラーフィルタ基板に合わせてＴＦＴ側マスクの一部もしくは全部のサイズを補正する方法の３通りの方法。
【００１０】
ところが、１番目の方法では、ＴＦＴ基板における各層の形成工程についての設計データや露光パターンの再設計を試行錯誤的に行って精密アライメントを行う必要があり、非常に時間がかかるという問題があった。つまり、１層目（ファーストレイヤー）の露光データを変更すると、２層目（セカンドレイヤー）以降の各層について補正確認作業が必要となり、多大な時間と労力が必要であった。
【００１１】
そこで、例えば特許文献１に開示されているように、マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して基板に転写する露光装置において、基板上に形成されたアライメントマークに基づいて基板の伸縮量を算出し、算出した基板の伸縮量に基づいて投影光学系の倍率を変更する技術が開発されている。
【００１２】
しかしながら、この技術を用いる場合、基板の伸縮量に基づいて各層のパターニング寸法（露光倍率）を補正するので、各層を精度よく重ねることはできるが、積層構造を形成した後のＴＦＴ基板のパターニング寸法は、各層の形成工程における基板伸縮量によって決まるので、ＣＦ基板の寸法と一致しない場合がある。
【００１３】
また、３番目の方法は、１番目の方法と同様、大掛かりな確認作業が必要であり、時間と労力が必要であり、また、マスクの再作成に多額の費用を要するという問題がある。
【００１４】
このため、従来は、２番目の方法、すなわち、作成したＴＦＴ基板に合わせてカラーフィルタのサイズを補正することによって、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼り合せ精度の補正が行われている。
【特許文献１】特開平９−３０６８１９号公報（１９９７年１１月２８日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、従来のように、作成したＴＦＴ基板に合わせてカラーフィルタのサイズを補正することによって、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼り合せ精度の補正を行う場合、カラーフィルタの製造工程で用いるマスクが高価なため、液晶パネルの製造コストが増大するという問題があった。
【００１６】
特に、カラーフィルタを製造するために、スループットに優れた一括露光方式の露光装置を用いる場合には、マスクのサイズが大きいことから、マスクを再形成するためのコストが非常に大きい。また、近年、基板サイズの大型化が進んでおり、カラーフィルタの製造工程に用いるマスクのコストはさらに増大する傾向にある。
【００１７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板上に複数の層が露光処理によって形成されてなる積層基板のパターニング寸法を、所定の範囲内に調整できる露光装置、および、上記積層基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の露光装置は、上記の課題を解決するために、入射された光を所定の投影倍率で基板上に照射する投影光学手段と、上記基板の伸縮量を検出する伸縮量検出手段と、上記投影光学手段の投影倍率を補正する倍率補正手段と、上記検出した基板の伸縮量に基づいて上記投影光学手段の倍率補正量を算出する倍率算出手段とを備え、マスクに形成されたパターンを、投影光学手段を介して上記基板上に転写することにより、上記基板上に複数の層を形成する露光装置であって、形成後の上記複数の層のパターニング寸法を所定の範囲内の値とするための、上記基板上に１層目の層を形成する際の投影倍率、を算出する初層倍率算出手段を備えていることを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、初層倍率算出手段が、形成後の上記複数の層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように、上記基板上に１層目の層を形成する際の投影倍率を算出する。つまり、初層倍率算出手段は、２層目以降の転写における投影倍率を考慮して、形成後の上記複数の層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように、上記基板上に形成する１層目の層の投影倍率を算出する。
【００２０】
これにより、各層のパターニング寸法が所定の範囲内の値である積層基板を形成できる。また、例えば、本発明の露光装置を用いて、ＴＦＴ基板（積層基板）とＣＦ基板とが貼り合わされてなる液晶表示素子に用いられるＴＦＴ基板を形成する場合、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との高精度な貼り合せを実現できる。この場合、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼り合せ精度を補正するために従来行っていた、カラーフィルタ形成用マスクの再作成が不要となるので、液晶表示素子の製造コストを削減できる。
【００２１】
また、本発明の露光装置は、上記基板を保持する基板保持手段を備えた、上記投影光学手段の光軸方向に直交し、かつ、互いに直交する２方向を軸とする座標系に沿って移動する基板ステージを備え、マスクに形成されたパターンを、上記基板上に存在する複数の領域に順次転写する露光装置であって、形成後の上記複数の層のパターニング寸法を所定の範囲内の値とするための、１層目の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板ステージの移動量、を算出する初層移動量算出手段と、上記伸縮量検出手段によって検出した基板の伸縮量に基づいて、２層目以降の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板ステージの移動量、を算出する移動量算出手段と、を備えている構成としてもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、初層移動量算出手段が、形成後の上記複数の層のパターニング寸法を所定の範囲内の値とするための、１層目の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板ステージの移動量を算出し、移動量算出手段が、基板の伸縮量に基づいて、２層目以降の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板ステージの移動量を算出する。
【００２３】
これにより、マスクに形成されたパターンが、基板上に存在する複数の領域に順次転写されてなる複数の層からなる積層基板を、各層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように形成できる。
【００２４】
本発明の積層基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、マスクを透過した光を所定の投影倍率で基板上に照射することによって、上記マスクに形成されたパターンを上記基板上に転写する転写工程により、上記基板上に複数の層が形成されてなる積層基板、を製造する積層基板の製造方法であって、形成後の上記複数の層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように、上記基板上に１層目の層を転写するための投影倍率を設定する工程と、上記設定した投影倍率で１層目の層を転写する工程と、上記基板の伸縮量を検出する工程と、上記検出した基板の伸縮量に基づいて、２層目以降の層を転写するための投影倍率の補正量を算出する工程と、上記算出した倍率補正量に基づいて補正した投影倍率で、２層目以降の層を転写する工程と、を含むことを特徴としている。
【００２５】
上記の製造方法では、形成後の上記複数の層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように、上記基板上に形成する１層目の層の投影倍率を設定する。つまり、２層目以降の転写における投影倍率を考慮して、形成後の上記複数の層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように、上記基板上に形成する１層目の層の投影倍率を設定する。そして、２層目以降の転写における投影倍率については、検出した基板の伸縮量に基づいて補正する。これにより、各層のパターニング寸法が所定の範囲内の値である積層基板を形成できる。
【００２６】
また、本発明の製造方法は、上記基板を、当該基板上に照射される光の光軸方向に直交し、かつ、互いに直交する２方向を軸とする座標系に沿って移動させることにより、マスクに形成されたパターンを、上記基板上に存在する複数の領域に順次転写する積層基板の製造方法であって、形成後の上記複数の層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように、１層目の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板の移動量を設定し、上記検出した基板の伸縮量に基づいて、２層目以降の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板の移動量を設定するようにしてもよい。
【００２７】
上記の製造方法によれば、１層目の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板の移動量が、形成後の上記複数の層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように設定され、２層目以降の層を上記複数の領域に順次転写する際の上記基板の移動量が、基板の伸縮量に基づいて設定される。
【００２８】
これにより、マスクに形成されたパターンが、基板上に存在する複数の領域に順次転写されてなる複数の層からなる積層基板を、各層のパターニング寸法が、所定の範囲内の値となるように製造できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の露光装置は、形成後の上記複数の層のパターニング寸法を所定の範囲内の値とするための、上記基板上に形成する１層目の層の投影倍率、を算出する初層倍率算出手段を備えている。また、本発明の積層基板の製造方法は、形成後の上記複数の層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように、上記基板上に１層目の層を転写するための投影倍率を設定する。
【００３０】
それゆえ、各層のパターニング寸法が所定の範囲内の値である積層基板を形成できる。また、例えば、本発明の露光装置を用いて、ＴＦＴ基板（積層基板）とＣＦ基板とが貼り合わされてなる液晶表示素子に用いられるＴＦＴ基板を形成する場合、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との高精度な貼り合せを実現できる。この場合、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼り合せ精度を補正するために従来行っていた、カラーフィルタ形成用マスクの再作成が不要となるので、液晶表示素子の製造コストを削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の一実施形態について説明する。図２は、本実施形態にかかる露光装置１の概略構成を示すブロック図である。また、図３は、露光装置１の概略構成を模式的に示した平面図である。なお、本実施形態で用いる露光装置１は、マスクに形成されたパターンを基板上に存在する複数の領域に順次転写するステッパ（露光装置）であって、２層目以降の倍率補正（投影倍率およびショット間隔（基板ステージ１１の移動量）の補正）を、基板の伸縮量に基づいて算出した補正量で自動補正（主制御部３１が補正）するようになっている。
【００３２】
図２に示すように、露光装置１は、基板ステージ１１、基板ホルダ１２、照度センサ１３、投影レンズユニット１４、インテグレータ１５、シャッター１６、光源１７、レチクルホルダ（マスクホルダ）１８、ステージ位置センサ２３、レチクルホルダ位置センサ２４、アライメント顕微鏡２６、入力部２７、制御部３０を備えている。
【００３３】
また、図３に示すように、投影レンズユニット１４の光軸方向下側（光照射方向）には、基板ステージ１１が配置されている。
【００３４】
基板ステージ１１上には、基板１００を保持する基板ホルダ１２が備えられている。また、基板ステージ１１の一部には、投影レンズユニットによって投影される光の照度を計測する照度センサ１３が埋め込まれている。
【００３５】
投影レンズユニット１４の光軸方向上側（光照射方向上流側）には、レチクル（マスク）１０１を保持するレチクルホルダ１８が配置されており、さらに、その光軸方向上側にはコンデンサレンズ１９、ミラー２０が配置されている。また、投影レンズユニット１４の近傍にはアライメント顕微鏡２６が備えられている。
【００３６】
ミラー２０によって曲げられた光軸方向（光照射方向上流側）には、ハーフミラー２１、シャッター１６、ミラー２２が配置されている。また、ミラー２２によってさらに曲げられた光軸方向（光照射方向上流側）には、光源１７が配置されている。これにより、光源１７から照射された光が、ミラー２２、シャッター１６、ハーフミラー２１、ミラー２０、コンデンサレンズ１９、レチクル１０１、投影レンズユニット１４を介して基板１００に投影されるようになっており、光源１７からの照射光（露光光）で照明されたレチクル１０１のパターンが、投影レンズユニット１４によって基板１００の表面に結像される。
【００３７】
また、ハーフミラー２１は、照射光の一部を透過せずに反射するようになっており、反射して曲げられた光はインテグレータ１５に照射されるようになっている。
【００３８】
インテグレータ（積算光量計）１５は、光源１７から投影レンズユニット１４を介して基板１００に照射される光の積算光量を算出し、算出結果を主制御部３１に伝達する。
【００３９】
入力部２７は、露光装置１に対するユーザからの指示を受け付け、制御部３０に伝達するものである。なお、入力部２７は複数の操作キーからなるが、これに限らず、例えば、パソコンなどの外部機器と接続可能なインターフェースを備え、接続された外部機器を介してユーザからの指示を受け付ける構成としてもよい。
【００４０】
制御部３０は、主制御部３１、ステージ駆動部３２、投影レンズ駆動部３３、レチクルホルダ駆動部３４、シャッター駆動部３５、光源駆動部３６、記憶部３７を備えている。
【００４１】
主制御部３１は、露光装置１における全ての動作を制御する露光装置１の中枢部である。また、主制御部３１は、各部を制御するための情報やプログラム、入力部２７を介して入力される設定情報などを記憶部３７に記憶させ、また、それを適時読み出すことが可能になっている。
【００４２】
基板ステージ駆動部３２は、主制御部３１からの指示に応じて、基板ステージ１１を移動させ、また、基板ホルダ１２による基板１００の吸着保持をＯＮ／ＯＦＦさせる。より詳細には、基板ステージ１１は、投影レンズユニット１４の光軸方向（Ｚ方向）に直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）に沿って移動可能となっている。なお、Ｘ方向およびＹ方向を軸とする移動座標系内における基板ステージ１１の位置は、ステージ位置センサ２３によって常時計測されており、基板ステージ駆動部３２は、主制御部３１からの指示とステージ位置センサ２３による計測値とに基づいて基板ステージ１１を駆動制御する。なお、ステージ位置センサ２３は、特に限定されるものではないが、例えばレーザ干渉計を用いればよい。
【００４３】
また、基板ホルダ１２は、基板１００との接触面に備えられた複数個の穴部または溝部をバキューム（減圧）することによって、基板１００を吸着保持するようになっており、吸着保持のＯＮ／ＯＦＦの切り替えは、上記したように、主制御部３１からの指示に応じて基板ステージ駆動部３２が制御する。なお、基板１００を設計面として受けて接触させる面積（吸着保持する面積）は特に限定されないが、露光装置１では、基板１００の基板面の約２０％以上を吸着する、いわゆる全面吸着を行うようになっており、これによって基板１００を精度良く正確に保持できるようになっている。
【００４４】
投影レンズ駆動部３３は、主制御部３１からの指示に応じて、投影レンズユニット１４を駆動し、基板１００に対する照射光の投影倍率を制御する。より詳細には、投影レンズユニット１４は、投影レンズ駆動部３３によって制御される倍率調整機構によって投影倍率を調整（補正）することができるようになっている。倍率調整機構の構成は特に限定されるものではないが、例えば、投影レンズユニット１４を構成する各レンズエレメント間に封入されている気体の圧力を変えてその空間の屈折率を変えることで投影倍率を変化させる機構、あるいは投影レンズユニット１４を構成する特定のレンズエレメントを光軸方向に移動させることで投影倍率を変化させる機構等を用いることができる。なお、倍率の補正量算出方法については後述する。
【００４５】
レチクルホルダ駆動部３４は、主制御部３１からの指示に応じて、レチクルホルダ１８の位置を調整（補正）する。より詳細には、レチクルホルダ１８は、投影レンズユニット１４の光軸方向（Ｚ方向）に直交する２方向（Ｘ方向およびＹ方向）および光軸方向を軸とする回転方向（θ方向）に移動可能となっている。また、基板ステージ１１上には、基板１００の表面と同じ高さに、レチクル１０１に形成されたアライメントマーク（図示せず）を計測するための、基準マーク２５が設けられている。また、基準マーク２５には光源（図示せず）が組み込まれている。
【００４６】
レチクルホルダ１８にレチクル１０１を搭載する際、主制御部３１は、基板ステージ駆動部３２に、基準マーク２５からの光線が投影レンズユニット１４を介してレチクル１０１上に形成されたアライメントマークを走査するように基板ステージ１１の移動を制御させる。そして、主制御部３１は、図示しないアライメントセンサで受光するレチクル１０１を透過した透過光量と、基板ステージ１１の位置を計測するステージ位置センサ２３の出力とに基づいて、基板ステージ１１の移動座標系におけるアライメントマークの位置を算出する。さらに、主制御部３１は、算出した基板ステージ１１の移動座標系におけるアライメントマークの位置に基づいて、レチクルホルダ駆動部３４を制御し、レチクルホルダ１８をＸ，Ｙ，θ方向に駆動させ、レチクル１０１のアライメントを行う。
【００４７】
光源駆動部３６は、主制御部３１からの指示に応じて、光源１７のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。
【００４８】
シャッター駆動部３５は、主制御部３１の指示に応じて、シャッター１６を開閉する。主制御部３１は、インテグレータ１５によって計測した積算光量に基づいて、所定のレジスト線幅が得られるように、シャッタータイム（露光時間）を算出し、算出したシャッタータイムに基づいてシャッター駆動部３５にシャッター１６を開閉させる。
【００４９】
また、露光装置１では、主制御部３１が、基板ステージ１１に備えられた照度センサ１３によって投影レンズユニット１４を介して照射される照射光（露光光）の照度を必要に応じて検出させ、その検出結果に基づいてインテグレータ１５の検出した積算光量を補正してシャッタータイムを算出するようになっている。これにより、露光装置１では、インテグレータ１５の検出精度が劣化した場合でも、適切なシャッタータイムで露光処理を行うことが可能になっている。
【００５０】
ここで、露光装置１における露光倍率の補正量算出方法について説明する。投影レンズユニット１４の近傍には、投影レンズの光軸に対して所定の角度の光軸を有するアライメント顕微鏡２６（図２および図３参照）が備えられている。アライメント顕微鏡２６は、基板ステージ１１上に載置されている基板１００に形成された複数のアライメントマーク（図示せず）を計測する。
【００５１】
主制御部３１は、アライメント顕微鏡２６の計測結果を用いて、投影レンズユニット１４を介して露光される基板１００の露光領域と基板１００上における露光されるべき領域とを一致させるために必要な、基板ステージ１１の移動量を計算する。また、主制御部３１は、基板１００上に形成された複数のアライメントマークを計測することで、基板１００の伸縮量を算出し、さらにその伸縮量に基づいて投影レンズユニット１４の倍率補正値を算出する。
【００５２】
なお、基板ステージ１１上に形成されている上記の基準マーク２５には、レチクル１０１の位置を補正するためのマークだけでなく、基板ステージ１１の位置を補正するためのマークも設けられている。このため、基準マーク２５に設けられている基板ステージ１１の位置補正用のマークをアライメント顕微鏡２６で計測すれば、基準マーク２５に設けられているレチクル１０１の位置補正用のマークと基板ステージ１１の位置補正用のマークとの設計位置差から、レチクル１０１とアライメント顕微鏡２６との関係が分かる。したがって、レチクル１０１と基板１００との位置関係もわかる。
【００５３】
露光装置１では、このような補正処理により、各層の露光工程において基板１００が伸縮している場合でも、伸縮量を考慮した露光倍率の補正が可能となっている。
【００５４】
次に、このような露光装置１を用いて行う、本実施形態にかかる液晶表示素子の製造方法について説明する。
【００５５】
まず、図１を用いて、ＴＦＴ基板の製造方法について説明する。はじめに、主制御部３１は、入力部２７を介してユーザから入力される、ＴＦＴ基板における１層目の露光処理に対する倍率設定を受け付ける（Ｓ１）。なお、以降の処理は、設定された１層目の倍率に基づく座標系を基準座標系として行う。また、例えば、１層目のレチクル（マスク）については事前に試作を行い、試作結果に基づいて補正されたものをもちいてもよい。
【００５６】
次に、主制御部３１は、上記した方法で、レチクルホルダ１８の位置補正（アライメント）を行う（Ｓ２）。
【００５７】
そして、基板ホルダ１２に基板１００が載置されると、主制御部３１は、基板ステージ駆動部３２を制御し、基板ホルダ１２による基板１００の吸着保持を開始させる（Ｓ３）。
【００５８】
その後、主制御部３１は、露光装置１の各部を制御し、基板１００に１層目のレチクルパターンの転写を行う（Ｓ４）。すなわち、主制御部３１は、基板ステージ駆動部３２を制御して基板ステージ１１を設定された移動量で移動（ステッピング動作）させるとともに、光源駆動部３６，シャッター駆動部３５，投影レンズ駆動部３３を制御し、ステップ・アンド・リピート動作による基板１００の露光処理を行い、基板１００上に１層目のレチクルパターンを転写する。
【００５９】
これにより、基板１００上の所定の領域に、複数のショット領域（転写領域）が形成される。なお、この場合、隣接するショット領域には連続したパターンが形成される。また、この１層目の露光の際に、基板１００上には複数のアライメントマークが形成される。なお、アライメントマークは、例えば、Ｘ方向の位置計測用およびＹ方向の位置計測用のそれぞれについて別々に複数設けてもよい。
【００６０】
次に、主制御部３１は、露光装置１の各部を制御し、現像、エッチングその他のプロセス処理を行わせる（Ｓ５）。このプロセス処理により、基板１００に伸縮が生じ、１層目のショット領域のサイズも伸縮する。
【００６１】
次に、主制御部３１は、基板１００上に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測する（Ｓ６）。より詳細には、主制御部３１は、基板１００が保持されている基板ステージ１１を、アライメント顕微鏡２６とステージ位置センサ２３の検出結果を監視しつつ、基板ステージ駆動部３２によって基板ステージ１１をＸ方向およびＹ方向に駆動させることで、基板１００上に形成されている複数のアライメントマークの位置を計測する。
【００６２】
次に、主制御部３１は、アライメントマークの計測値に基づいて、各補正パラメータを算出する（Ｓ７）。算出方法としては、例えば最小２乗法を用いればよい。すなわち、各アライメントマークの設計上の座標位置と、位置合わせすべき実際の座標位置とを、最小２乗法等で対応させることにより、各種補正パラメータ（投影倍率、ショット間隔、基板ステージ１１の移動量など）を算出すればよい。
【００６３】
次に、主制御部３１は、算出した補正パラメータに基づいて、次の露光処理のための投影レンズユニット１４の倍率補正（投影倍率およびショット間隔の補正）を行う（Ｓ８）。
【００６４】
そして、補正した倍率および移動量に基づいて、２層目の露光処理を行い、レチクルパターンを転写し（Ｓ９）、現像，エッチングその他のプロセス処理を行う（Ｓ１０）。
【００６５】
次に、主制御部３１は、さらに次の層を形成するか否かを判断する（Ｓ１１）。そして、次の層を形成する場合には、２層目に行ったＳ６以降の処理と同様の処理を、以降の層について順次行う。
【００６６】
一方、Ｓ１１において、次の層を形成しない場合、主制御部３１は形成したＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼り合せ誤差（貼り合せ精度）を算出する（Ｓ１２）。例えば、ＴＦＴ基板と貼り合わせるＣＦ基板におけるカラーフィルタの寸法を、入力部２７を介してあらかじめ入力して記憶しておき、主制御部３１が形成したＴＦＴ基板のパターニング寸法とカラーフィルタの寸法とを比較することにより、貼り合せ誤差を算出するようにすればよい。
【００６７】
次に、主制御部３１は、貼り合せ誤差が所定の範囲内であるか否かを判断する（Ｓ１３）。なお、基板上にＴＦＴを適切に形成するためには、貼り合せ誤差は±２０ｐｐｍ以内であることが好ましい。（試作検討を重ねた結果、貼りあわせ誤差が±２０ｐｐｍ以内であれば、本発明の製造方法で生産できることを確認した。）
そして、貼り合わせ誤差が所定の範囲内であった場合、主制御部３１は、補正処理を終了する。この場合、次回以降のＴＦＴ基板の形成については、Ｓ１において前回設定された条件に基づいて形成すればよい。
【００６８】
一方、貼り合せ誤差が所定の範囲内でなかった場合、主制御部３１は、貼りあわせ誤差を所定の範囲内（あるいは最小値）とするための、１層目の露光倍率を算出する（Ｓ１４）。すなわち、主制御部３１は、形成したＴＦＴ基板のパターニング寸法と、各層の露光処理時における基板の伸縮量などから、次に形成するＴＦＴ基板の貼り合せ誤差を所定の範囲内（あるいは最小値）にするための、１層目の倍率補正値を算出する。
【００６９】
そして、算出した１層目の倍率補正値に基づいて、Ｓ１からの処理を行い、次のＴＦＴ基板を製作する。これにより、形成後のＴＦＴ基板のパターニング寸法を、ＣＦ基板との貼り合せ誤差が所定の範囲内の値となる値とすることができる。
【００７０】
以上のように、本実施形態では、基板の伸縮量に応じた露光倍率の自動補正を行う露光装置を用いるとともに、ＴＦＴ基板（積層基板）の１層目の露光処理における露光倍率および基板ステージ１１の移動量を、形成後のＴＦＴ基板における各層のパターニング寸法が所定の範囲内の値となるように設定し、２層目以降は基板の伸縮量に応じて露光倍率を自動補正する。これにより、所望するパターニング寸法のＴＦＴ基板を作成でき、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との高精度な貼り合せを容易に実現できる。
【００７１】
したがって、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼り合せ精度を補正するために従来行っていた、カラーフィルタ形成用マスクの再作成が不要となるので、液晶表示素子の製造コストを削減できる。特に、カラーフィルタの製造工程において、転写する像と等倍に形成したマスクを用いて一括露光する方式の露光装置を用いる場合には、マスクサイズが大きいため、マスクのパターン寸法を変更するためのコストが非常に大きいので、本実施形態のようにＴＦＴ基板側のサイズを補正することにより、製造コストを大幅に削減できる。
【００７２】
なお、上記の説明では、主制御部３１が、形成したＴＦＴ基板のパターニング寸法に基づいて、次に形成するＴＦＴ基板の貼り合せ誤差を所定の範囲内にするための１層目の倍率補正値を算出し、次のＴＦＴ基板の露光処理に対する１層目の倍率補正値として設定するものとした。しかしながら、これに限らず、例えば、ユーザが１層目の露光処理に対する倍率補正値を算出、あるいは経験則等に基づいて設定するようにしてもよい。この場合でも、１層目の倍率補正値を設定するだけで、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との高精度な貼り合せを実現でき、カラーフィルタ形成用マスクのパターン寸法変更が不要となるので、液晶表示素子の製造コストを削減できる。また、主制御部３１が、形成したＴＦＴ基板のパターニング寸法に基づいて、次に形成するＴＦＴ基板の貼り合せ誤差を所定の範囲内にするための１層目の倍率補正値を算出し、算出結果を例えば図示しない表示手段などによってユーザに提示し、ユーザがそれに基づいて次のＴＦＴ基板に対する１層目の倍率補正値を設定するようにしてもよい。
【００７３】
また、本実施形態では、マスクに形成されたパターンを基板上に存在する複数の領域に順次転写する露光装置１について説明したが、本発明を適用できる露光装置はこれに限るものではない。基板の伸縮量に応じて露光倍率を補正できる露光装置であればよく、例えば基板上に形成する各層について、マスクに形成されたパターンを、所定の倍率で一括して転写するのであってもよい。
【００７４】
また、本実施形態にかかる露光装置１は、基板伸縮量に基づいて露光倍率を算出するものとしたが、露光装置１の構成はこれに限るものではない。例えば、上記した構成に加えて、チャンバ内の環境条件（温度、気体の組成や密度、圧力など）を計測する手段を備え、基板の伸縮量に加えてこれらの条件を考慮して露光倍率の補正量および基板ステージ１１の移動量を算出するようにしてもよい。
【００７５】
また、本発明の積層基板の製造方法は、例えば、図４に示すように表現することもできる。この図に示す方法では、まず、ＴＦＴマスク１，２，３，４，５，・・・を用いた露光処理および熱処理工程等の他のプロセス工程を経て形成されたＴＦＴ基板と、ＣＦマスク１，２，３，４，・・・を用いた露光処理および熱処理工程等の他のプロセス工程を経て形成されたＣＦ基板とを貼り合わせ、貼り合わせのズレ量の評価および確認を行う。
【００７６】
ズレ量の評価および確認は、貼り合わせ後の基板における各測定ポイントで、ＴＦＴ基板とＣＦ基板とのズレ量を計測する。
【００７７】
そして、計測したズレ量から、シフト成分、回転成分、倍率成分、残留歪み成分、の４つの成分（補正値）を算出する。
【００７８】
その後、算出した４つの成分から、シフト成分および回転成分を抽出し、これらの成分については、貼り合わせ装置（図示せず）で補正を行う。そして、貼り合わせ装置で補正を行って貼り合わせた基板について、再度貼り合わせのズレ量の評価および確認を行う。
【００７９】
そして、貼り合わせ装置の補正では所定の貼り合わせ精度が得られない場合、倍率成分の補正値を抽出し、倍率成分を１層目（ＴＦＴマスク１）の露光データにフィードバックする。すなわち、１層目の露光工程におけるショット間隔（スケーリング（scaling））、レンズ投影倍率（マグニフィケーション（Magnification））の補正を行う。
【００８０】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、ショット間隔補正およびレンズ投影倍率補正の方法を説明するための平面図である。
【００８１】
図５（ａ）は、１層目の露光処理およびそれ以降のプロセス工程を行う前の基板１００におけるショット領域を示す平面図である。
【００８２】
図５（ｂ）は、１層目の露光処理およびそれ以降のプロセス工程を行った結果、基板１００の伸びによって各ショット領域の大きさおよび位置が変化した後、伸びが生じた基板１００に対応するように、ショット間隔およびレンズ投影倍率を補正する処理を説明するための平面図である。
【００８３】
図５（ｂ）における一点鎖線は、図５（ａ）の座標系に対応するショット領域の一部を示している。このショット領域を、基板１００の伸びに対応した位置に移動させるように、基板１００の伸びに応じて、ショット間隔の補正を行う。ショット間隔を補正した後の、各ショット領域の位置は、実線で表される。
【００８４】
次に、各ショット領域にレチクルのパターンを基板１００の伸びに応じた大きさで転写するように、投影レンズのレンズ投影倍率を補正する。図５（ｂ）における破線は、レンズ投影倍率を補正した後の、ショット領域を示している。
【００８５】
このようなショット間隔およびレンズ投影倍率の補正により、図５（ｃ）に示すように、基板１００の伸びに応じた適切なショット領域にレチクルのパターンを転写できる。
【００８６】
図６は、１層目の倍率補正前および倍率補正後の、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼り合わせ誤差を示すグラフである。この図に示すように、１層目の倍率補正を行った後の貼り合わせ誤差は、倍率補正前に比べて５ｐｐｍよくなった。
【００８７】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、基板上に複数の層が露光処理によって形成する露光装置であって、露光倍率を変更可能な露光装置、および、該露光装置を用いた上記積層基板の製造方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる露光装置における処理の流れを示したフロー図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる露光装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる露光装置の概略構成を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる積層基板の製造方法を示すフロー図である。
【図５】（ａ）は、プロセス工程を行う前の基板におけるショット領域を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）に示したショット領域とプロセス工程を行った結果伸びが生じた基板に対応するように、ショット間隔およびレンズ投影倍率を補正する処理を説明するための平面図である。（ｃ）は、（ｂ）に示したショット間隔およびレンズ投影倍率の補正を行った後のショット領域を示す平面図である。
【図６】ＴＦＴ基板とＣＦ基板との貼り合わせ誤差を示すグラフである。
【図７】従来の液晶パネルの製造方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００９０】
１      露光装置
１１    基板ステージ
１２    基板ホルダ（基板保持手段）
１４    投影レンズユニット（投影光学手段）
１６    シャッター
１７    光源
１８    レチクルホルダ
２５    基準マーク（伸縮量検出手段）
２６    アライメント顕微鏡（伸縮量検出手段）
３０    制御部
３１    主制御部（伸縮量検出手段、倍率算出手段、初層倍率算出手段、初層移動量算出手段、移動量算出手段）
３２    基板ステージ駆動部
３３    投影レンズ駆動部（倍率補正手段）
３４    レチクルホルダ駆動部
３５    シャッター駆動部
３６    光源駆動部
１００  基板
１０１  レチクル（マスク）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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